Bij de productie en toepassing van printplaten is kromtrekken een belangrijke factor die de prestaties en betrouwbaarheid ervan beïnvloedt. Het kromtrekken van de printplaat kan niet alleen leiden tot slecht solderen van elektronische componenten, waardoor elektrische verbindingsfouten kunnen optreden, maar kan ook de algehele assemblagenauwkeurigheid van het product beïnvloeden en de productkwaliteit verminderen. Daarom is het implementeren van een effectief controlesysteem voor het kromtrekken van printplaten van cruciaal belang voor het verbeteren van de printplaatkwaliteit en het garanderen van een stabiele werking van elektronische apparaten.
1, Analyse van de oorzaken van het kromtrekken van printplaten
Materiële factoren
Verschillen in kaartkarakteristieken: Verschillende soorten printplaten, zoals gewone FR-4, CEM-3, enz., hebben verschillende thermische uitzettingscoëfficiënten. Tijdens het PCB-fabricageproces, wanneer lassen op hoge- temperatuur en andere processen worden ondergaan, kan de ongelijkmatige thermische uitzetting van elke laag van de plaat gemakkelijk interne spanning veroorzaken, wat tot kromtrekken kan leiden. FR-4-plaat heeft bijvoorbeeld een relatief grote thermische uitzettingscoëfficiënt in de Z-asrichting. In omgevingen met hoge temperaturen is de uitzetting in de richting van de Z-as groter dan die in de X- en Y-assen. Deze anisotrope uitzettingseigenschap verhoogt het risico op kromtrekken.
Koperfoliebinding met substraat: Koperfolie, als belangrijk onderdeel van printplaatdragende circuits, kan ook de mate van kromtrekken beïnvloeden vanwege de binding met het substraat. Als de hechtkracht tussen koperfolie en substraat ongelijkmatig is tijdens het lamineerproces, kan scheiding of relatieve verplaatsing tussen koperfolie en substraat optreden als gevolg van temperatuurveranderingen en mechanische spanning tijdens daaropvolgende verwerking en gebruik, wat leidt tot kromtrekken van de printplaat.
Ontwerpfactoren
Ongelijke circuitindeling: Een ongelijkmatige circuitindeling op printplaten kan leiden tot een ongelijkmatige spanningsverdeling op de plaat. Als de verdeling van de koperfolie in een bepaald gebied te dicht is, terwijl andere gebieden relatief schaars zijn, absorbeert het dichte gebied van de koperfolie tijdens de thermische verwerking meer warmte en zet het in grotere mate uit, waardoor een groot intern spanningsverschil ontstaat met het schaarse gebied van de koperfolie, waardoor de printplaat kromtrekt. Bij het printplaatontwerp van sommige elektronische producten met hoog-vermogen heeft het gebied waar de stroomapparaten zijn geconcentreerd bijvoorbeeld een groot koperfolieoppervlak en een dikke dikte. Als de lay-out niet redelijk is, kan dit gemakkelijk vervorming van het bord in dat gebied veroorzaken.
Mismatch tussen plaatdikte en formaat: Er is een zekere proportionele relatie tussen de dikte en het formaat van de printplaat. Wanneer de dikte van de plaat te dun is en de maat te groot, is de stijfheid van de plaat onvoldoende en wordt deze gemakkelijk beïnvloed door externe krachten en thermische spanningen tijdens verwerking en gebruik, wat resulteert in kromtrekken. Integendeel, als de dikte van de plaat te groot is en de maat te klein, kan dit de kosten verhogen als gevolg van een overmatig ontwerp, en kan het ook kromtrekken tijdens de verwerking veroorzaken als gevolg van spanningsconcentratie.
Factoren in het productieproces
Probleem met persproces: Persen is een cruciaal proces bij de productie van printplaten. Als de perstemperatuur, druk en tijd niet goed worden gecontroleerd, kan dit leiden tot losse of ongelijkmatige hechting tussen de lagen in de plaat, wat resulteert in interne spanning en kromtrekken. Als de perstemperatuur bijvoorbeeld te hoog is of de verwarmingssnelheid te hoog is, zal de plaat overmatig zacht worden en vatbaar zijn voor vervorming onder druk; Een ongelijkmatige compressiedruk kan leiden tot inconsistente hechting tussen verschillende delen van de plaat, wat kan leiden tot kromtrekken.
2, controleschema voor het kromtrekken van de printplaat
Optimalisatie van materiaalkeuze
Overeenkomende thermische uitzettingscoëfficiënt: Probeer bij het selecteren van printplaten materialen te kiezen met vergelijkbare thermische uitzettingscoëfficiënten in alle richtingen om interne spanningen veroorzaakt door verschillen in thermische uitzetting te verminderen. Voor sommige toepassingsscenario's die een extreem hoge kromtrekking vereisen, zoals printplaten in elektronische apparatuur in de ruimtevaart, kunnen materialen met een lage thermische uitzettingscoëfficiënt en isotropie, zoals keramische substraten, worden overwogen. Voor gewone elektronische producten kan de thermische uitzettingscoëfficiënt van verschillende typen FR-4-platen worden gescreend en vergeleken om de plaat te selecteren die het meest geschikt is voor productontwerpvereisten.
Zorg voor de kwaliteit van koperfolie en substraat: Selecteer betrouwbare koperfolie en substraat om een goede onderlinge hechting te garanderen. Tijdens het inkoopproces worden de kwaliteitsnormen van grondstoffen strikt gecontroleerd en worden parameters zoals de ruwheid en zuiverheid van koperfolie, het harsgehalte van het substraat en de distributie van glasvezels getest. Het gebruik van koperfolie met een speciaal behandeld oppervlak kan bijvoorbeeld de hechting aan het substraat vergroten en het risico op scheiding tussen de koperfolie en het substraat tijdens de verwerking verminderen.
Preventie tijdens de ontwerpfase
Redelijke lay-out van circuits: Bij het ontwerpen van printplaten moet de circuitlay-out zo uniform mogelijk zijn om te voorkomen dat koperfolie zich in een bepaald gebied concentreert. Voor componenten met een hoog vermogen en een hoge warmteontwikkeling moeten ze redelijk verspreid en gerangschikt zijn, en koperplaten met grote- warmteafvoer moeten worden gebruikt voor warmteafvoer, terwijl een uniforme verdeling van de koperplaten met warmteafvoer wordt gewaarborgd om de spanning op de plaat tijdens thermische verwerking in evenwicht te brengen. Bij het ontwerpen van een moederbord voor een computer worden bijvoorbeeld de voedingslijnen en de koperen platen voor warmteafvoer van chips met een hoog-vermogen, zoals CPU en GPU, gelijkmatig verdeeld over het moederbord om kromtrekken veroorzaakt door de lokale koperfoliedichtheid te verminderen.
Optimaliseer de verhouding tussen plaatdikte en maat: Bereken en bepaal op basis van de werkelijke gebruiksvereisten van de printplaat nauwkeurig de optimale verhouding tussen plaatdikte en maat. Om aan de eisen van elektrische prestaties en mechanische sterkte te voldoen, kiest u de juiste plaatdikte om de stijfheid van de plaat te verbeteren. Voor grotere printplaten kan hun vermogen om kromtrekken te voorkomen worden verbeterd door versterkingsribben toe te voegen of een plaatstructuur met meerdere lagen- aan te nemen. Bij het ontwerp van grote printplaten voor industriële besturingsapparatuur worden bijvoorbeeld versterkingsribben aan de randen en belangrijke delen van de plaat geplaatst, waardoor de algehele stijfheid van de plaat effectief wordt verbeterd en kromtrekken wordt verminderd.
Verbetering van het productieproces
Nauwkeurige controle van het persproces: Bij het persproces worden geavanceerde persapparatuur en besturingssystemen gebruikt om de perstemperatuur, druk en tijd nauwkeurig te regelen. Ontwikkel een redelijke compressieprocescurve om ervoor te zorgen dat de plaat tijdens het compressieproces gelijkmatig wordt verwarmd en samengedrukt, en dat elke laag volledig is gehecht. Door bijvoorbeeld gebruik te maken van een gesegmenteerd verwarmings- en verbindingsproces bij constante druk, wordt de hars aanvankelijk op een lagere temperatuur laten vloeien om de gaten tussen de lagen van de plaat op te vullen, en vervolgens wordt de temperatuur geleidelijk verhoogd tot de uithardingstemperatuur, terwijl een stabiele druk wordt gehandhaafd om de plaat volledig uit te harden en de vorming van interne spanningen te verminderen.